焦?fàn)t氣制甲醇工藝補碳提高甲醇產(chǎn)量探討

摘要：針對兗礦國際焦化有限公司焦?fàn)t氣甲烷部分氧化轉(zhuǎn)化制甲醇裝置氫氣過剩，利用率低，在用焦炭+蒸汽制水煤氣補充至入合成新鮮氣中提高甲醇產(chǎn)量，取得良好運行效果。

關(guān)鍵詞：造氣爐 焦炭 水煤氣 甲醇

1 概述

甲醇作為一種重要的化工原料，在化工生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。它是重要有機化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機產(chǎn)品[1]，甲醇亦可代替汽油作燃料使用。目前主要甲醇生產(chǎn)工藝：①天然氣制甲醇；②煤、焦炭制甲醇；③油制甲醇；④聯(lián)醇生產(chǎn)；⑤焦?fàn)t氣制甲醇。本文主要探討焦?fàn)t氣制甲醇的優(yōu)化改進。

2 焦?fàn)t氣制甲醇的優(yōu)缺點

我公司（兗礦國際焦化有限公司）焦?fàn)t氣制甲醇工藝介紹：焦?fàn)t產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣經(jīng)脫硫、脫氨、脫苯等工藝得到凈煤氣送到甲醇?xì)夤?，?jīng)焦?fàn)t氣壓縮機加壓進加熱爐對流段預(yù)熱至240℃左右進入精脫硫系統(tǒng)，煤氣出精脫硫進入飽和塔飽和增濕后加熱至550℃進入轉(zhuǎn)化爐，煤氣中甲烷在鎳基觸媒催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)：CH4+H2O→2CO+3H2+

Q[2]，轉(zhuǎn)化后新鮮氣送入合成系統(tǒng)生產(chǎn)甲醇。焦?fàn)t氣制甲醇與傳統(tǒng)水煤氣制甲醇相比充分利用焦?fàn)t廢氣，從整體甲醇成本上相比成本較低。

焦?fàn)t氣技術(shù)指標(biāo)

轉(zhuǎn)化后新鮮氣成分：

從轉(zhuǎn)化后新鮮氣成分中可以看出：焦?fàn)t氣催化純氧得到的合成氣氫碳比=（H2-CO）/（CO+CO2）=2.34，用于生產(chǎn)甲醇則氫氣過剩[3]，多余的氫氣回焦?fàn)t燒掉，造成浪費。

3 解決辦法

作為合成氣中氫氣過剩，為降低氫碳比，充分利用焦?fàn)t氣中的氫氣，需增加合成氣中CO含量來降低氫碳比，提高甲醇產(chǎn)量。結(jié)合焦化企業(yè)富余焦炭產(chǎn)品，我們主要來探討針對于焦化企業(yè)采取的焦粒制氣補碳法：

焦?fàn)t煤氣常用的補碳方法是采用塊煤制氣，然后經(jīng)壓縮、脫硫、脫碳（脫出的CO2返回煤制氣爐） ，制成含CO和H2 且碳多氫少的水煤氣，在進入合成氣壓縮機之前補入合成氣中調(diào)整其氫碳比。焦化廠因地制宜地以粒焦為原料制氣，比塊煤制氣補碳更為經(jīng)濟。

4 流程介紹

4.1 造氣

10-25mm的粒焦經(jīng)兩級鎖氣煤斗送入到造氣爐；來自空分的純氧（減壓至0.1MPa）與過熱蒸汽在混合缸按設(shè)定的流量比例進行混合之后在造氣爐下部供入造氣爐。

焦炭和氣化劑在造氣爐內(nèi)反應(yīng)而生成水煤氣。主反應(yīng)為：

C+H2O→CO+H2+Q

水煤氣主要成分組成：

4.2 水煤氣脫硫

來自造氣含總硫1000mg/Nm3的水煤氣，首先經(jīng)冷卻塔進一步降溫后再經(jīng)靜電除塵進入脫硫塔底部，將氣體中的H2S脫除到20mg/Nm3以下，進入氣柜，氣柜出來的水煤氣，經(jīng)靜電除塵塔進一步除塵后，送至壓縮工段。

4.3 煤氣壓縮

脫硫除塵后的水煤氣壓力0.003MPa，進入壓縮機壓縮至2.4MPa，通過油吸附槽后送往NHD脫硫裝置。經(jīng)NHD脫硫后的煤氣去精脫硫，精脫硫后的氣體與焦?fàn)t轉(zhuǎn)化氣混合后進入甲醇合成壓縮機。

4.4 NHD加壓脫硫脫碳

四段壓縮來的含COS100mg/Nm3水煤氣進入活性炭粗脫硫塔底部經(jīng)分離掉油水后，進入脫硫床層脫除氣體中的H2S到1mg/Nm3以下，經(jīng)過分離器，進入NHD吸收塔底部，與塔頂流下的NHD液逆向接觸，把氣體中COS脫到3-5mg/Nm3，CO2降到3%（V/V）[4]。

NHD脫硫裝置出來的水煤氣，先進3419精脫硫塔底部，脫除氣體中的微量COS到0.01ppm，然后進第二精脫硫塔，進一步脫除氣體中殘余的CS2、噻吩，凈化氣去甲醇合成壓縮機。

水煤氣與轉(zhuǎn)化后新鮮氣按照1.2：5比列進行混合，混合后氣體成分：

5 結(jié)論

目前國內(nèi)已經(jīng)有多家焦化企業(yè)的甲醇廠采用此補碳方案，其中山西焦化廠采用常壓固定床間歇式方式燒粒焦，吹風(fēng)氣放空回收煤氣方式制造水煤氣，補入甲醇合成工段，補氣為25000Nm3/h ，已經(jīng)運行3年；山西大土河焦化廠采用與我們擬上富氧連續(xù)制氣方式于2014年元月投入運行，運行正常，指標(biāo)達到了設(shè)計指標(biāo)。選用粒焦制氣補碳的路線，充分利用焦化企業(yè)剩余產(chǎn)能，經(jīng)濟合理，工藝方法成熟可行，為最佳補碳路線。

參考文獻：

[1]譚天恩，麥本熙，丁惠華.化工原理[M].2.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.40.

[2]李書宇，陳新，王培水.焦?fàn)t氣制甲醇轉(zhuǎn)化爐事故處理及探討[J].煤化工，2008（3）：25-27.

[3]劉軍，齊國良，楊國棟等天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫改造成焦化干氣制氫前期論證[J]大氮肥，2005（2）：128-131.

[4]吳俊明，楊漢培，秦正龍.低鎳Ni-Mg-O低水碳比的甲烷水蒸氣重整[J].江蘇化工，2004.（4）：38-41.

作者簡介：邢濤（1982-），男，山東曲阜人，工程師，現(xiàn)主要從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。